CN106553237B - 一种薄膜冲孔机及冲孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工设备技术领域，特别涉及一种薄膜冲孔机，包括薄膜传输系统和激光加工系统；包括薄膜传输系统和激光加工系统，薄膜传输系统包括通过导向件活动连接在底座上的放卷机构和收卷机构，放卷机构和收卷机构分别设置在加工台两侧；激光加工系统设置于薄膜传输系统之上，激光加工系统包括激光器、光路传输机构及加工头。本发明一种薄膜冲孔机，通过设置放卷机构、收卷机构，实现了薄膜的微动，移动的过程中可保持薄膜平整无皱，薄膜张力均匀变化。采用激光冲孔可减小机械加工中对薄膜厚度的依赖，以及在冲孔过程中存在未加工完全的情况，加工成本低廉，设备使用寿命长；并且孔距和孔型能够根据实际需要进行调节。

Description

一种薄膜冲孔机及冲孔方法

技术领域

本发明涉及激光加工设备技术领域，特别涉及一种薄膜冲孔机及冲孔方法。

背景技术

目前薄膜的应用领域较为广泛，主要有航空和航天领域、消费类电子产品领域等，因薄膜在使用前需要对其进行一定的孔加工，造成市场对薄膜的孔加工设备需求较大，而现有的设备主要采用机械加工形式。但机械加工方法因对薄膜厚度的依赖性较高适于较厚薄膜的加工，但厚度较小的薄膜却不宜加工，且机械加工所用的模具损耗较严重，使加工成本增加。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种薄膜冲孔机。

一种薄膜冲孔机，包括薄膜传输系统和激光加工系统，所述薄膜传输系统包括通过导向件活动连接在所述底座上的放卷机构和收卷机构，所述放卷机构和收卷机构分别设置在加工台两侧；所述激光加工系统设置于所述薄膜传输系统之上，所述激光加工系统包括激光器、光路传输机构及加工头。

进一步的，所述激光加工系统还具有承载体，所述承载体包括相对设置在底座上的立柱和固定设置于所述立柱上的横梁，所述激光器和光路传输机构分别固定于所述横梁上，所述加工头设置在位于薄膜上方的承载体上。

作为一种改进，所述加工头包括固定加工头、旋切加工头和振镜加工头中的一种或几种。

进一步的，所述固定加工头安装在立柱侧面的固定加工头安装架上，所述固定加工头安装架通过运动机构与承载体连接。

更进一步的，所述旋切加工头和/或振镜加工头分别安装在横梁上直线电机的两个滑板上，两个滑板分别位于直线电机的两端。

作为一种改进，所述光路传输机构包括光束切换机构和光路转向模块；所述光束切换机构安装在承载体上；所述光束切换机构包括直角棱镜，通过直角棱镜运动到不同位置，将激光器产生的激光分为多种不同路径进行传输；所述光路转向模块设置在光束切换机构与加工头之间；所述光路转向模块包括至少一组平面镜，所述平面镜通过安装座固定设置在横梁上。

更进一步的，所述光路传输机构还包括设置在激光器与光束切换机构之间的光束调整模块，所述光束调整模块由顺次设置的双光楔补偿器、扩束镜、功率调节装置、光阑组成。

作为一种改进，所述薄膜传输系统还包括位于所述放卷机构与所述收卷机构之间的前纠偏机构和后纠偏机构；所述前纠偏机构与后纠偏机构固定设置在所述底座上，所述前纠偏机构与所述放卷机构连接，所述后纠偏机构与所述收卷机构连接。

作为一种改进，所述薄膜传输系统还包括固定设置在底座上的墙板和安装在墙板上的张力调节机构；所述张力调节机构位于前纠偏机构和激光加工系统之间。

一种薄膜冲孔方法，包括如下步骤：

a.在放卷机构上装设需要进行冲孔的薄膜，并根据冲孔要求确定选择哪种加工头；

b.所述放卷机构进行放卷；

c.薄膜经过前纠偏机构，前纠偏机构对放卷筒进行纠偏；

d.薄膜经过张力调节机构，张力调节机构根据薄膜特性保证薄膜上的张力在一定的范围内波动；

e.薄膜到达加工头下方时，启动激光器，经光束调整模块对激光束进行指向、大小和形状修正，再由光束切换机构选择激光传输途径后，经光路转向模块到达所选择的加工头，所述加工头对薄膜进行冲孔加工；

f.加工完成后，薄膜再经过后纠偏机构进行收卷纠偏；

g.最后通过收卷机构对加工完成的薄膜进行薄膜收卷。

本发明一种薄膜冲孔机，通过设置放卷机构、前纠偏机构、张力调节机构、除尘机构、后纠偏机构、收卷机构，实现了薄膜的微动，移动的过程中可保持薄膜平整无皱，薄膜张力均匀变化。采用激光冲孔可减小机械加工中对薄膜厚度的依赖，以及在冲孔过程中存在未加工完全的情况，加工成本低廉，设备使用寿命长；并且孔距与孔型能够根据实际需要进行调节。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本发明一种薄膜冲孔机的正视图；

图2为本发明一种薄膜冲孔机的左视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种薄膜冲孔机，包括薄膜传输系统和激光加工系统，所述薄膜传输系统包括通过导向件活动连接在所述底座上的放卷机构1和收卷机构6，所述放卷机构1和收卷机构6分别设置在加工台两侧；所述激光加工系统设置于所述薄膜传输系统之上，所述激光加工系统包括激光器7、光路传输机构8及加工头。

如图1所示，薄膜传输系统还包括前纠偏机构2和后纠偏机构5；所述前纠偏机构2设置在放卷机构1和加工台之间，所述前纠偏机构2与放卷机构1连接；所述后纠偏机构5设置在加工台和收卷机构6之间，所述后纠偏机构5与收卷机构6连接。

在本实施例中，薄膜传输系统还包括固定安装在底座上的墙板和安装在墙板上用于调节薄膜张力的张力调节机构3；张力调节机构3位于前纠偏机构2和支承辊之间。

在本实施例中，薄膜传输系统还包括安装在墙板上的除尘机构4；所述除尘机构4位于所述加工台和后纠偏机构5之间。

薄膜传输系统的具体工作过程如下：

第一步、薄膜传输系统由放卷机构1进行放卷；所述放卷机构1包括放卷伺服电机、放卷气涨轴、放卷筒，所述放卷伺服电机与放卷气涨轴通过联轴器连接，放卷筒安装在放卷气涨轴上，放卷伺服电机驱动气涨轴带动放卷筒进行放卷。

第二步、薄膜经过前纠偏传感器，前纠偏机构2根据前纠偏传感器的反馈信号对放卷筒进行纠偏，具体的，前纠偏机构2包括前纠偏传感器、前纠偏电动缸、前纠偏导轨，所述前纠偏传感器与前纠偏电动缸电性连接，所述前纠偏电动缸驱动前纠偏导轨对放卷筒进行纠偏。

第三步、薄膜再经过张力调节机构3保证薄膜上的张力在一定的范围内波动；张力调节机构3包括张力辊、电磁比例阀、气缸，所述电磁比例阀与所述气缸电性连接，所述气缸驱动所述张力辊对薄膜进行张力调节。

第四步、薄膜到达加工位置，激光加工系统对其进行加工。

第五步、加工完成后，薄膜再经过除尘机构4，去除薄膜在加工过程中产生的粉尘，所述除尘机构为一整套粘尘系统，其中包括三个滚筒，依次传递，将加工粉尘带离薄膜。

第六步、薄膜再经过后纠偏机构5进行收卷纠偏，后纠偏机构5包括后纠偏传感器、后纠偏电动缸、后纠偏导轨，所述后纠偏传感器与后纠偏电动缸电性连接，所述后纠偏电动缸驱动后纠偏导轨对收卷筒进行纠偏。

第七步、薄膜最后通过收卷机构6进行薄膜收卷，具体的，收卷机构6包括收卷伺服电机、收卷气涨轴、收卷筒，所述收卷伺服电机与收卷气涨轴通过联轴器连接，收卷筒安装在收卷气涨轴上，收卷伺服电机驱动收卷气涨轴带动收卷筒进行收卷。本实施例还可以通过可编程微处理器对放卷伺服电机、收卷伺服电机进行控制，保证薄膜运动间距的可调性。

如图2所示，激光加工系统主要包括激光器7、光路传输机构8和加工头等组件；其中光路传输机构分别连接激光器7和加工头。所述光路传输机构8用于将激光器7产生的激光准确的传输至需要进行加工的加工头；其包括顺次设置的光路调整模块、光束切换机构和光路转向模块。

激光加工系统还包括由两个立柱和横梁组成“倒C型”承载体，所述激光器7、光路传输机构和加工头设置在所述横梁上；加工头设置在加工台的上方。

上述加工头可以包括三种激光加工头，分别为固定加工头9、旋切加工头10和振镜加工头11。

第一种固定加工头9，其安装在立柱侧面的阵列加工头安装架上，通过运动机构连接在承载体上；固定加工头9用于加工固定间距的孔，固定加工头9的加工形式为当光束引入振镜后，通过振镜扫描分出多个光环，光环分别进入对应的固定加工头9中经反射和聚焦后在待加工薄膜上冲孔加工；可实现本发明的快速冲孔加工，孔间距的精度可达0.01mm，孔径加工精度为0.1mm。

第二种旋切加工头10用于变间距的快速孔加工，所述旋切加工头10和振镜加工头11分别安装在固定在横梁上的直线电机的两个滑板上，两个滑板分别位于直线电机的两端；旋切加工头10加工形式与固定加工头9的加工形式相似，但是区别在于光环唯一和光束传输距离可变化；所述旋切加工头10可通过可编程微处理器对孔间距进行设置，孔间距的精度可达0.01mm，孔径加工精度为0.1mm。

第三种振镜加工头11用于变间距异型孔加工，可通过可编程微处理器对孔间距和孔形状进行设置，振镜加工头11的加工形式为将光束引入振镜中，振镜上连接场镜进行直接加工，孔间距的精度可达0.01mm，孔径加工精度为0.1mm。。

以上三种加工形式在同一时间内只能有一种在工作，当固定加工头9在工作时，其他两种加工头分别在直线电机的两端固定不动，固定加工头9由运动机构将其运动至待加工区域；当旋切加工头10在工作时，固定加工头9被运动机构退出加工区域，振镜加工头11在直线电机右端固定不动；当振镜加工头11在工作时，固定加工头9被运动机构退出加工区域，旋切加工头10在直线电机左端固定不动。

光路调整模块设置在激光器7与光束切换机构之间，用于对激光束进行指向、大小和形状进行修正。所述光路调整模块由顺次设置的双光楔补偿器、扩束镜、功率调节装置、光阑组成。其中双光楔补偿器用于调节激光光束指向；扩束镜用于改变光束直径；功率调节装置用于调节激光光束的功率大小；光阑用于调节光束的形状。

光束切换机构设置在加工头和激光器7之间；所述光束切换机构包括直角棱镜，通过直角棱镜运动到不同位置，将激光器产生的激光分为多种不同路径进行传输，本实施例采用三个加工头，因此光束切换机构能够将激光分成三种路径进行传输，根据事先确定的使用哪个加工头，通过光束切换机构切换至该加工头对应的路径。

光路转向模块设置在光束切换机构与加工头之间；所述光路转向模块包括至少一组平面镜，所述平面镜通过安装座固定设置在横梁上。经光束切换机构选择路径之后，有光路转向模块将激光束进行反射转向传输直至激光束到达事先选择的加工头进行加工。

一种薄膜冲孔方法，包括如下步骤：

a.在放卷机构1上装设需要进行冲孔的薄膜，并根据冲孔要求确定选择哪种加工头；

b.所述放卷机构1进行放卷；

c.薄膜经过前纠偏机构2，前纠偏机构2对放卷筒进行纠偏；

d.薄膜经过张力调节机构3，张力调节机构3根据薄膜特性保证薄膜上的张力在一定的范围内波动；

e.薄膜到达加工头下方时，启动激光器7，经光束调整模块对激光束进行指向、大小和形状修正，再由光束切换机构选择激光传输途径后，经光路转向模块到达所选择的加工头，所述加工头对薄膜进行冲孔加工；

f.加工完成后，薄膜再经过后纠偏机构5进行收卷纠偏；

g.最后通过收卷机构6对加工完成的薄膜进行薄膜收卷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。

Claims (6)

1.一种薄膜冲孔机，包括底座和加工台，其特征在于，包括薄膜传输系统和激光加工系统，所述薄膜传输系统包括通过导向件活动连接在所述底座上的放卷机构和收卷机构，所述放卷机构和收卷机构分别设置在加工台两侧；所述激光加工系统设置于所述薄膜传输系统上，所述激光加工系统包括顺次设置的激光器、光路传输机构和加工头；所述激光加工系统还具有承载体，所述承载体包括相对设置在底座上的立柱和固定设置于所述立柱上的横梁，所述激光器和光路传输机构分别固定于所述横梁上，所述光路传输机构用于将所述激光器产生的激光传输至需要进行加工的加工头，所述加工头设置在位于加工台上方的承载体上；所述加工头包括固定加工头、旋切加工头和振镜加工头，所述固定加工头安装至立柱侧面的固定加工头安装架上，所述固定加工头安装架通过运动机构与承载体连接，所述旋切加工头和振镜加工头分别安装在横梁上直线电机的两个滑板上，两个滑板分别位于直线电机的两端；所述固定加工头用于加工固定间距的孔，所述旋切加工头用于变间距的快速孔加工，所述振镜加工头用于变间距异形孔加工，当固定加工头在工作时，固定加工头位于待加工区域，其他两种加工头分别在直线电机的两端固定不动；当旋切加工头在工作时，固定加工头退出加工区域，振镜加工头在直线电机右端固定不动；当振镜加工头在工作时，固定加工头被退出加工区域，旋切加工头在直线电机左端固定不动。

2.如权利要求1所述的薄膜冲孔机，其特征在于，所述光路传输机构包括顺次设置的光束切换机构和光路转向模块；所述光束切换机构安装在承载体上；所述光束切换机构包括直角棱镜，通过所述直角棱镜运动到不同位置，将激光器产生的激光分为多种不同路径进行传输；所述光路转向模块设置在光束切换机构与加工头之间；所述光路转向模块包括至少一组平面镜，所述平面镜通过安装座固定设置在横梁上。

3.如权利要求2所述的薄膜冲孔机，其特征在于，所述光路传输机构还包括设置在激光器与光束切换机构之间的光束调整模块，所述光束调整模块由顺次设置的双光楔补偿器、扩束镜、功率调节装置、光阑组成。

4.如权利要求3所述的薄膜冲孔机，其特征在于，所述薄膜传输系统还包括位于所述放卷机构与所述收卷机构之间的前纠偏机构和后纠偏机构；所述前纠偏机构与后纠偏机构固定设置在所述底座上，所述前纠偏机构与所述放卷机构固定连接，所述后纠偏机构与所述收卷机构固定连接。

5.如权利要求4所述的薄膜冲孔机，其特征在于，所述薄膜传输系统还包括固定设置在底座上的墙板和安装在墙板上的张力调节机构；所述张力调节机构位于前纠偏机构和激光加工系统之间。

6.一种薄膜冲孔方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.在放卷机构上装设需要进行冲孔的薄膜，并根据冲孔要求确定选择哪种加工头，加工头包括固定加工头、旋切加工头和振镜加工头，所述固定加工头安装至立柱侧面的固定加工头安装架上，所述固定加工头安装架通过运动机构与承载体连接，所述旋切加工头和振镜加工头分别安装在横梁上直线电机的两个滑板上，两个滑板分别位于直线电机的两端；所述固定加工头用于加工固定间距的孔，所述旋切加工头用于变间距的快速孔加工，所述振镜加工头用于变间距异形孔加工，当固定加工头在工作时，固定加工头位于待加工区域，其他两种加工头分别在直线电机的两端固定不动；当旋切加工头在工作时，固定加工头退出加工区域，振镜加工头在直线电机右端固定不动；当振镜加工头在工作时，固定加工头被退出加工区域，旋切加工头在直线电机左端固定不动；

b.所述放卷机构进行放卷；

c.薄膜经过前纠偏机构，前纠偏机构对放卷筒进行纠偏；

d.薄膜经过张力调节机构，张力调节机构根据薄膜特性保证薄膜上的张力在一定的范围内波动；

e.薄膜到达加工头下方时，启动激光器，经光束调整模块对激光束进行指向、大小和形状修正，再由光束切换机构选择激光传输途径后，经光路转向模块到达所选择的加工头，所述加工头对薄膜进行冲孔加工；

f.加工完成后，薄膜再经过后纠偏机构进行收卷纠偏；

g.最后通过收卷机构对加工完成的薄膜进行薄膜收卷。